专利名称：一种列车动模实验系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种列车动模实验系统。
背景技术：
为满足社会的需要，铁路实施跨越式发展，国内高速铁路发展不断创造新高潮。 高速铁路里程不断延展的同时，行车速度也在不断的提高，京沪高速最高运行速度将达到 400km/h。列车运行速度的提高加剧了轮轨的相互作用，以及列车与空气介质的相互作用， 给列车大系统带来了诸多新的相关问题。为保证高速列车的高速安全运行，必须研究列车 的空气动力学性能和碰撞性能，需要对列车进行相关的实验研究。 由于列车实车线路实验成本较高，组织调度庞大，易受外界环境的影响，而且有的 研究内容在线路上实施存在很大的难度，甚至无法实施。如列车脱轨研究、列车碰撞等均无 法在实际线路上实际实施。 列车动模实验装置是一种模拟列车运行环境的模型装置，它用等比例縮小的试验 车及轨道模拟真实的列车运行状况。其成本低，实验受外界环境影响较小，可以模拟多种工 况，如列车会车、隧道通过、列车脱轨过程及脱轨后列车的动态行为，甚至列车碰撞等，从而 对列车性能进行模拟实验研究。 列车动模实验系统中，为使试验车运行必须对其进行加速，现有的加速方式主要 采用压縮空气或者橡皮筋作为动力源。如西南交通大学动模试验线长度为20m，采用钢丝 绳导向，列车模型縮比为l : 80，试验列车速度为360km/h，主要针对于隧道实验。日本动 模实验装置采用钢丝绳导向，最高运动速度为360km/h，主要实验工况为0. 03m管径的隧道 通过试验。英国动模装置线路长度为132m，采用钢轨导向，列车縮比采用1 :25，模型质量 为10Kg，最高试验速度为200km/h，主要用来进行列车会车和隧道通过试验。中南大学动模 装置试验线长度为164m，采用钢轨支撑导向，列车縮比为1 : 16 1 : 20，弹射模型质量 15 30Kg，列车运行速度220 280km/h，可以进行会车和隧道通过试验。以上这些现有的 列车动模试验系统或者以压縮空气或者以橡皮筋作为动力源，由于其动力不够强劲，因此 这些模型比例小，运行速度有待提高。

发明内容
本发明的目的在于提供一种列车动模实验系统，该系统的动力强，试验车的形状 大、重量大，试验车在较短的时间内达到的速度更高，实验环境与真实情况更加接近，实验
结果更可靠。 本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是一种列车动模实验系统，包括线路 支撑、线路支撑上的试验车、试验车后方的动力装置。其结构特点是动力装置由压縮空气 弹射机构、推车和飞轮加速机构组成，其中 所述的飞轮加速机构由线路支撑后部区域下方的多个由电机驱动的飞轮构成，所 述推车的垂向位置位于飞轮加速机构和线路支撑之间，水平位置位于试验车与压縮空气弹射机构之间，推车上表面的推动杆向上穿出线路支撑的导向槽并对准试验车的尾部，飞轮 加速机构前方的线路支撑下设有液压式推车拦截器，液压式推车拦截器与推车的垂向位置 相同；所述的压縮空气弹射机构的弹射杆对准推车的尾部。 本发明的工作原理和工作过程是实验时，将试验车置于线路支撑上的最后方，靠 近压縮空气弹射机构的位置。压縮空气弹射机构的弹射杆弹出，向前推动推车，并由推车向 上伸出的推动杆推动线路支撑上的试验车向前运行，进行第一次的加速。当推车运行到加 速飞轮机构上方时，由从后到前的各个飞轮依次对推车提供动力，推车及试验车得到再次 加速。当线路支撑下的推车运行至前方的液压式推车拦截器时，推车被拦截停止运行；线路 支撑上的试验车则在惯性的作用下，高速进入实验区，进行相应的性能实验。
与现有技术相比，本发明的有益效果是 本发明采用了空气动力加速和机械飞轮加速两种不同的加速方式对试验车进行 加速，试验车得到两次加速，加速动力大大提高，试验车的体积和重量得到增大，试验车的 速度得到提升，从而使模拟的结果与真实列车的运行状况更加吻合，适宜于高速列车的模 拟实验。并且第二次的多个机械飞轮较长距离的加速，较之一次接触的弹射加速，试验车的 速度控制更精确、可靠，，从而试验结果更精确、可靠。 利用本发明的装置，试验车的模型比例可达到l : 10，模型质量可达50kg，试验车 速度可达到600km/h。而现有动模的最大比例为1 : 16，其模型质量为30kg，最高运行速度 为300km/h。并且本发明系统还可根据试验的需求来调整飞轮的个数，从而满足比例更大、 质量更大、速度更高的试验要求。 同时，本发明的两种加速方式完全独立，从而可以分别单独控制，当速度要求不高 时，可以只使用一种加速装置，从而使本发明的系统的适用范围更广，可用于各种列车的动 模实验。 上述的推车下部的两侧开有纵向的定位槽，定位杆穿过定位槽，且定位杆通过支 撑件固定在地面上。 这样，可以将推车准确地固定在线路支撑下方设定的垂向和侧向位置，又能保证
其在沿着定位杆上进行良好前、后运动，确保其推动试验车向前方运行。 上述的飞轮加速机构的多个飞轮为两组，后方一组为加速飞轮组，前方一组为减
速飞轮组，且所有飞轮为从后至前的串联驱动，加速飞轮组的从后至前的任两个飞轮之间
连有加速齿轮箱，减速飞轮组的从后至前的任两个飞轮之间连有减速齿轮箱。 加速飞轮组作为第二次动力源，实现对推车的逐级提速，使推车及试验车能够获
得更高且稳定的速度；在加速飞轮组的前方设置减速飞轮组，可使推车逐渐减速，同时试验
车继续向前高速运行，试验车与推车实现分离；然后减速后的推车再与减速飞轮组前方的
液压式推车拦截器相撞击，保证推车能够及时停止，减少推车受到的冲击，有利于对推车的
保护，防止其在实验过程中发生严重碰撞而损坏，提高推车及拦截器的使用寿命。 上述的压縮空气弹射机构的组成为高位水槽经放水阀与压縮空气罐的进水孔相
连，压縮空气罐的出气口与作动活塞相连，作动活塞的活塞杆构成弹射机构的弹射杆。
由高位水槽的放水阀打开，向压縮空气罐中加水，对压縮空气罐中的空气进行加
压，带动作动活塞的活塞杆动作，由活塞杆构成弹射机构的弹射杆对推车实现第一次加速。
在实验过程中，可通过调节水槽的高度，从而调整压縮空气内的空气压縮量，实现对弹射杆的弹射力的调节。 上述的作动活塞的活塞杆下表面上设有定位块，定位块前方设有固定于地面的的 前止挡块和伸縮式后止挡块。 在作动活塞弹射之前，由活塞杆上的定位块和后止挡块约束活塞的运动，增加并 保持其中的势能；将伸縮式后止挡块向下收縮，释放活塞杆，向外弹出进行弹射。通过定位 块和前止挡块对活塞杆向前的行程进行约束，以保证活塞不会与缸体前部发生碰撞。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。


图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是本发明实施例的线路支撑的俯视结构示意图。 图3是本发明实施例的推车的左视放大结构示意图。
具体实施方式

实施例 图1、2示出，本发明的一种具体实施方式
为一种列车动模实验系统，包括线路支 撑1、线路支撑上1的试验车2、试验车2后方的动力装置。动力装置由压縮空气弹射机构 3、推车4和飞轮加速机构组成，其中 所述的飞轮加速机构由线路支撑1后部区域下方的多个由电机6驱动的飞轮构 成，所述推车4的垂向位置位于飞轮加速机构和线路支撑1之间，水平位置位于试验车2与 压縮空气弹射机构3之间，推车4上表面的推动杆4a向上穿出线路支撑1的导向槽la并 对准试验车的尾部，飞轮加速机构前方的线路支撑1下设有液压式推车拦截器7，液压式推 车拦截器7与推车4的垂向位置相同；所述的压縮空气弹射机构3的弹射杆3a对准推车的 尾部。 图1及图3示出，本例的推车4下部的两侧开有纵向的定位槽4b，定位杆4d穿过 定位槽4b，且定位杆4d通过支撑件4c固定在地面上。 图1还示出，本例飞轮加速机构的多个飞轮为两组，后方一组为加速飞轮组5，前 方一组为减速飞轮组6，且所有飞轮为从后至前的串联驱动，加速飞轮组5的从后至前的任 两个飞轮之间连有加速齿轮箱，减速飞轮组6的从后至前的任两个飞轮之间连有减速齿轮 箱。 图1示出，本例的压縮空气弹射机构3的组成为高位水槽3b经放水阀3c与压縮 空气罐3d的进水孔相连，压縮空气罐3d的出气口与作动活塞3e相连，作动活塞3e的活塞 杆构成弹射机构的弹射杆3a。作动活塞3e的活塞杆3a下表面上设有定位块3f ，定位块3f 前方设有固定于地面的前止挡块3h和伸縮式后止挡块3g。 以上说明中，有关前、后方位的定义，与试验车试验运行时的方向一致。表现在图 1中，左方为后方，右方为前方。 本发明装置在使用时，还可采用空气压縮机对压縮空气罐进行预充气，从而可以
在第一次加速的过程中，为推车提供更高的动力，使试验车获得更高的速度。 本发明在实施时，在线路支撑的前端还可以设置试验车拦截装置8，从而方便将试验车进行回收再利用,
权利要求
一种列车动模实验系统，包括线路支撑(1)、线路支撑上(1)的试验车(2)、试验车(2)后方的动力装置，其特征在于所述的动力装置由压缩空气弹射机构(3)、推车(4)和飞轮加速机构组成，其中所述的飞轮加速机构由线路支撑(1)后部区域下方的多个由电机(6)驱动的飞轮构成，所述推车(4)的垂向位置位于飞轮加速机构和线路支撑(1)之间，水平位置位于试验车(2)与压缩空气弹射机构(3)之间，推车(4)上表面的推动杆(4a)向上穿出线路支撑(1)的导向槽(1a)并对准试验车的尾部，飞轮加速机构前方的线路支撑(1)下设有液压式推车拦截器(7)，液压式推车拦截器(7)与推车(4)的垂向位置相同；所述的压缩空气弹射机构(3)的弹射杆(3a)对准推车的尾部。
2. 如权利要求1所述的一种列车动模实验系统，其特征在于所述的推车(4)下部的 两侧开有纵向的定位槽(4b)，定位杆(4d)穿过定位槽(4b)，且定位杆(4d)通过支撑件 (4c)固定在地面上。
3. 如权利要求1所述的一种列车动模实验系统，其特征在于所述的飞轮加速机构的 多个飞轮为两组，后方一组为加速飞轮组(5)，前方一组为减速飞轮组(6)，且所有飞轮为 从后至前的串联驱动，加速飞轮组(5)的从后至前的任两个飞轮之间连有加速齿轮箱，减 速飞轮组(6)的从后至前的任两个飞轮之间连有减速齿轮箱。
4. 如权利要求1所述的一种列车动模实验系统，其特征在于所述的压縮空气弹射机 构(3)的组成为高位水槽(3b)经放水阀(3c)与压縮空气罐(3d)的进水孔相连，压縮空 气罐(3d)的出气口与作动活塞(3e)相连，作动活塞(3e)的活塞杆构成弹射机构的弹射杆 (3a)。
5. 如权利要求4所述的一种列车动模实验系统，其特征在于所述的作动活塞(3e)的 活塞杆(3a)下表面上设有定位块(3f)，定位块(3f)前方设有固定于地面的前止挡 (3h) 和伸縮式后止挡块(3g)。
全文摘要
一种列车动模实验系统，其动力装置由压缩空气弹射机构、推车和飞轮加速机构组成，其中所述的飞轮加速机构由线路支撑后部区域下方的多个由电机驱动的飞轮构成，所述推车的垂向位置位于飞轮加速机构和线路支撑之间，水平位置位于试验车与压缩空气弹射机构之间，推车上表面的推动杆向上穿出线路支撑的导向槽并对准试验车的尾部，飞轮加速机构前方的线路支撑下设有液压式推车拦截器，液压式推车拦截器与推车的垂向位置相同；所述的压缩空气弹射机构的弹射杆对准推车的尾部。该系统的动力强，试验车的形状大、重量大，试验车在较短的时间内达到的速度更高，实验环境与真实情况更加接近，实验结果更可靠。
文档编号G01M9/00GK101750219SQ20101010051
公开日2010年6月23日 申请日期2010年1月25日 优先权日2010年1月25日
发明者崔涛, 张卫华, 马启文 申请人:西南交通大学